DE102018120951A1

DE102018120951A1 - Wälzlager

Info

Publication number: DE102018120951A1
Application number: DE102018120951.7A
Authority: DE
Inventors: Travis LITTLE; William Kendall Davis; Scott Hart
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2018-08-28
Filing date: 2018-08-28
Publication date: 2020-03-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager (1), insbesondere Zylinderrollenlager, aufweisend:- einen Innenring (2),- einen Außenring (3),- Wälzkörper (4), die zwischen dem Innen- (2) und Außenring (3) von einem Käfig (5) geführt werden,- wobei der Außenring (3) eine ZnFe-Beschichtung (8) für einen verbesserten Presssitz aufweist, und- wobei die Wälzkörper (4) eine Metall- und wasserstoffhaltige amorphe Kohlenstoffschicht (7) zur Unterbindung von Materialabtragungen umfassen, und- wobei der Käfig (5) eine Kupferbeschichtung (6) als Opferschicht zur Wärmeableitung umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager, insbesondere ein Zylinderrollenlager, mit einem Innenring, einem Außenring und Wälzkörpern, die zwischen dem Innen- und Außenring von einem Käfig geführt werden.
Aus dem Stand der Technik, wie zum Beispiel aus der DE 10 2015 213 335 A1 , ist es bekannt, Teile von Wälzlagern zu beschichten, um zum Beispiel den Schutz gegen Korrosion zu verbessern.
Jedoch zieht in der Regel die Verbesserungen einer Stelle ein Nachteil einer anderen Stelle hinterher.
So gibt es bei Wälzlagern im Wesentlichen fünf Hauptherausforderungen:

1) ein Wälzlager ist ständig in Betrieb, solange zum Beispiel ein Motor läuft.
2) ein Wälzlager läuft in der Regel bei allen Betriebszuständen mit hoher Geschwindigkeit und mit sehr hohen Belastungen, was zu einer schnellen Materialermüdung und somit Verschleiß führt.
3) ein Wälzlager kann während des Betriebs aufgrund der Käfigführung am Außenring erhebliche Wärme erzeugen.
4) ein Wälzlager unterliegt hohen Beschleunigungen und Verzögerungen, die zu einem Verschmieren zwischen den Wälzkörpern und den Laufbahnen führen können.
5) Die Konstruktion eines asymmetrischen Planetengetriebes, bei dem ein derartiges Wälzlager Verwendung finden kann, kann zu Schubkräften führen, die dazu führen können, dass das Wälzlager während des Betriebs aus der Bohrung „herausläuft“. Dies führt zu einem Ausfall des Lagers.

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Wälzlager anzugeben, welches kostengünstig und materialsparend herstellbar ist sowie diverse Materialien und auch diverse Materialzustände einsetzt, um oben genannten Herausforderungen gewachsen zu sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß umfasst bei der vorliegenden Erfindung ein Wälzlager, insbesondere ein Zylinderrollenlager, das vorzugsweise bei einem Planetengetriebe, insbesondere bei einem asymmetrischen Planetengetriebe eingesetzt wird:

- einen Innenring,
- einen Außenring,
- Wälzlagerkörper, die zwischen dem Innen- und Außenring von einem Käfig geführt werden.

Bevorzugterweise weist der Außenring eine ZnFe-Beschichtung für einen verbesserten Presssitz auf.
Vorteilhafterweise ist die ZnFe-Beschichtung nicht passiviert.
Auch ist es günstig, wenn es sich bei der ZnFe-Beschichtung um eine Beschichtung mit dem Markennamen Corrotect handelt.
Ferner ist bevorzugt, dass die Wälzkörper eine Metall- und wasserstoffhaltige amorphe Kohlenstoffschicht zur Unterbindung von Materialabtragungen umfassen.
Von Vorteil ist es, wenn es sich bei der Metall- und wasserstoffhaltigen amorphen Kohlenstoffschicht um eine Beschichtung mit dem Markennamen Triondur C handelt.
Des Weiteren ist bevorzugt, dass der Käfig eine Kupferbeschichtung als Opferschicht zur Wärmeableitung umfasst.
Günstigerweise handelt es sich bei der Kupferbeschichtung um eine Beschichtung mit dem Markennamen Durotect C.
Bevorzugterweise liegt bzw. beträgt bzw. umfasst die Schichtdicke der auf dem Außenring aufgetragenen ZnFe-Beschichtung zwischen 0,0005 und 0,004 Millimeter.
Ergänzend oder alternativ ist es von Vorteil, wenn die auf den Wälzkörpern aufgetragene Metall- und wasserstoffhaltige amorphe Kohlenstoffschicht eine Schichtdicke zwischen 0,0009 und 0,0015 Millimeter umfasst bzw. beträgt.
Ergänzend oder alternativ ist es günstig, wenn die Schichtdicke der auf der Käfigoberfläche aufgebrachten Beschichtung zwischen 0,006 und 0,009 Millimeter beträgt bzw. aufweist.
Ferner ist es von Vorteil, wenn der Außenring auf seiner gesamten Oberfläche, vorzugsweise auch auf den Laufflächen für Wälzkörper, eine ZnFe-Beschichtung aufweist.
Auch ist es günstig, wenn die Wälzkörper auf ihrer Lauffläche und auf wenigstens eine axialen Stirnseite die Kohlenstoffschicht aufweisen.
Günstigerweise sind die Wälzkörper als Zylinderrollen ausgebildet.
Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn der Käfig einteilig aus hochlegiertem Stahl mit vorzugsweise gefrästen Taschen gefertigt ist.
Auch ist es möglich, dass der Käfig die Kupferbeschichtung auf allen Oberflächen aufweist, vorzugsweise auch auf den Laufflächen für Wälzkörper.
Auch kann vorgesehen sein, dass der Außenring und der Innenring den Kohlenstoffstahl 100CrMnSi6-4 aufweisen.
Vorzugsweise weisen die Wälzkörper den Kohlenstoffstahl 100Cr6 auf.
Ferner ist es günstig, wenn der Käfig, der vorteilhafterweise einteilig ausgebildet ist, den Stahl SAE 1008 aufweist.
Des Weiteren ist es möglich, dass der Außen-, der Innenring und die Wälzkörper eine martensitisch durchgehärtete Stickstoffschicht an der Oberfläche aufweisen, auf welcher vorzugsweise die jeweilige Beschichtung aufgebracht ist.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der zugehörigen Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen schematisch:

1 eine Schnittansicht auf ein erfindungsgemäßes Wälzlager; und
2 eine dreidimensionale Ansicht auf das erfindungsgemäße Wälzlager aus 1.

In der nachfolgenden Beschreibung werden gleiche Bezugszeichen für gleiche Gegenstände verwendet.
1 zeigt eine Schnittansicht auf ein erfindungsgemäßes Wälzlager 1 und 2 eine dreidimensionale Ansicht auf das erfindungsgemäße Wälzlager 1 aus 1.
Der Einfachheit und Kürze halber werden die 1 und 2 nachstehend gemeinsam beschrieben.
Genauer dargestellt zeigen 1 und 2 ein Wälzlager 1, insbesondere Zylinderrollenlager, das vorzugsweise bei einem Planetengetriebe, insbesondere bei einem asymmetrischen Planetengetriebe eingesetzt wird.
Das Wälzlager 1 hat einen Innenring 2, einen Außenring 3, und Wälzkörper 4, die zwischen dem Innen- 2 und Außenring 3 von einem Käfig 5 geführt werden.
Der Außenring 3 umfasst eine ZnFe-Beschichtung 8 für einen verbesserten Presssitz, die Wälzkörper 4 haben eine Metall- und wasserstoffhaltige amorphe Kohlenstoffschicht 7 zur Unterbindung von Materialabtragungen, und der Käfig 5 umfasst eine Kupferbeschichtung 6 als Opferschicht zur Wärmeableitung.
Hierbei beträgt die Schichtdicke der auf dem Außenring 3 aufgetragenen ZnFe-Beschichtung 8 zwischen 0,0005 und 0,004 Millimeter.
Die auf den Wälzkörpern 4 aufgetragene Metall- und wasserstoffhaltige amorphe Kohlenstoffschicht 7 hat eine Schichtdicke zwischen 0,0009 und 0,0015 Millimeter.
Und die Schichtdicke der auf der Käfigoberfläche aufgebrachten Beschichtung 6 beträgt zwischen 0,006 und 0,009 Millimeter.
Des Weiteren weist der Außenring 3 auf seiner gesamten Oberfläche eine ZnFe-Beschichtung 8 auf, wobei die Wälzkörper 4 auf ihrer Lauffläche und auf der linken axialen Stirnseite die Kohlenstoffschicht 7 haben.
Auch zeigen 1 und 2, dass der Käfig 5 einteilig aus hochlegiertem Stahl mit gefrästen Taschen gefertigt ist, wobei die Kupferbeschichtung 6 des Käfigs 5 auf allen Oberflächen aufgebracht ist.
Des Weiteren sei noch erwähnt, dass der Innenring 2, der Außenring 3 und die Wälzkörper 4 einen Kohlenstoffstahl aufweisen.
Genauer dargestellt, weisen der Außenring 1 und der Innenring 2 den Kohlenstoffstahl 100CrMnSi6-4 auf, wobei die Wälzkörper 3 den Kohlenstoffstahl 100Cr6 umfassen.
Der Käfig 5 hingegen, der einteilig ausgebildet ist, umfasst den Stahl SAE 1008.
Abschließend sei noch erwähnt, dass der Außen- 2, der Innenring 3 und die Wälzkörper 4 eine martensitisch durchgehärtete Stickstoffschicht an der Oberfläche aufweisen, auf welcher die jeweilige Beschichtung aufgebracht ist.
Bezugszeichenliste

1: Wälzlager
2: Außenring
3: Innenring
4: Wälzkörper
5: Käfig
6: Kupferbeschichtung
7: Metall- und wasserstoffhaltige amorphe Kohlenstoffschicht
8: ZnFe-Beschichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102015213335 A1 [0002]

Claims

Wälzlager (1), insbesondere Zylinderrollenlager, aufweisend: - einen Innenring (2), - einen Außenring (3), - Wälzkörper (4), die zwischen dem Innen- (2) und Außenring (3) von einem Käfig (5) geführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (3) eine ZnFe-Beschichtung (8) für einen verbesserten Presssitz aufweist, und die Wälzkörper (4) eine Metall- und wasserstoffhaltige amorphe Kohlenstoffschicht (7) zur Unterbindung von Materialabtragungen umfassen, und der Käfig (5) eine Kupferbeschichtung (6) als Opferschicht zur Wärmeableitung umfasst.
Wälzlager nach Anspruch 1, - wobei die Schichtdicke der auf dem Außenring (3) aufgetragenen ZnFe-Beschichtung (8) zwischen 0,0005 und 0,004 Millimeter beträgt, und/oder - wobei die auf den Wälzkörpern (4) aufgetragene Metall- und wasserstoffhaltige amorphe Kohlenstoffschicht (7) eine Schichtdicke zwischen 0,0009 und 0,0015 Millimeter beträgt, und/oder - wobei die Schichtdicke der auf der Käfigoberfläche aufgebrachten Beschichtung (6) zwischen 0,006 und 0,009 Millimeter beträgt.
Wälzlager nach Anspruch 1 oder 2, - wobei der Außenring (3) auf seiner gesamten Oberfläche eine ZnFe-Beschichtung (8) aufweist, - wobei vorzugsweise die Wälzkörper (4) auf ihrer Lauffläche und auf wenigstens eine axialen Stirnseite die Kohlenstoffschicht (7) aufweisen, - wobei vorzugsweise der Käfig (5) einteilig aus hochlegiertem Stahl mit vorzugsweise gefrästen Taschen gefertigt ist, - wobei vorzugsweise der Käfig (5) die Kupferbeschichtung (6) auf allen Oberflächen aufweist.
Wälzlager nach einem der vorherigen Ansprüche, - wobei der Innenring (2), der Außenring (3) und die Wälzkörper (4) einen Kohlenstoffstahl aufweisen, - wobei vorzugsweise der Außenring (1) und der Innenring (2) den Kohlenstoffstahl 100CrMnSi6-4 aufweisen, - wobei vorzugsweise die Wälzkörper (3) den Kohlenstoffstahl 100Cr6 aufweisen, - wobei vorzugsweise der Käfig (5), der vorteilhafterweise einteilig ausgebildet ist, den Stahl SAE 1008 aufweist, - wobei vorzugsweise der Außen- (2), der Innenring (3) und die Wälzkörper (4) eine martensitisch durchgehärtete Stickstoffschicht an der Oberfläche aufweisen, auf welcher vorzugsweise die jeweilige Beschichtung aufgebracht ist.